探访华中师大数字实验室：足不出户做野外虚拟仿真实验，AI技术助力教师教学发展

极目新闻记者 王媛

视频剪辑 王媛

通讯员 党波涛

“戴上VR眼镜，仿佛置身在森林中，让我身临其境地观察杏黄兜兰的生长环境！”6月16日下午，华中师范大学生物学虚拟仿真实验教学中心内，四名学生正在使用VR设备做兰科植物形态结构和传粉过程实验。

2023年全国教育数字化现场推进会议即将召开，华中师范大学数字实验室有哪些亮点？极目新闻记者探访了该校数字实验室，了解到了该校在教学场景、教学过程、教师发展等方面数字化的运用。

足不出户做野外虚拟仿真实验

在该校生物学国家级虚拟仿真实验教学中心，学生们足不出户，可通过VR沉浸式观察、裸眼3D、电脑等设备，把一些原来做不了、做不好的实验内容变为可能。

学生在做虚拟仿真实验

“野生兰科植物为国家保护植物，种群非常稀少，生长环境险恶，难以抵达其生长环境，授粉过程需要依赖昆虫来完成。”华中师范大学生物学国家级虚拟仿真实验教学中心相关负责人介绍，为了让学生学习兰科植物形态结构和传粉过程，科研团队把自主研发的科研成果转化为虚拟仿真实验数据，学生们足不出户，即可完成实验。

极目新闻记者在现场看到，一名学生戴上MR头盔，手持遥控，通过沉浸式观察进行实验。“抬头便是蓝天，低头就是草地，还能看到雨水从天空中滴落的痕迹。”该名学生说，通过操作手柄，他可以360度地深入杏黄兜兰内部进行观察该植物的特征，还能将植物的结构进行拆解观察，探究植物的生长结构。

“昆虫在野外飞行的行迹平时很难观察到，但通过虚拟仿真，我们能身临其境地观察到昆虫给兰科植物传粉的过程。”学生们通过实验，体验了兰科植物传粉过程的艰难，探究出了其珍稀的原因，了解到昆虫的选择性和生物的结构相匹配的原理，生境片断化、气候变化、人为干扰等外界因素也会影响兰科植物。

记者了解到，这一场景基于该校自主研发的生物学虚拟仿真实验课程。该校生命科学学院相关负责人介绍，学生在实验过程中以小组为单位，开展自主式、沉浸式、探究式学习。老师指导学生，运用线上与线下相结合的虚拟仿真实验、裸眼3D大屏、佩戴VR或MR头盔进入虚拟仿真实验课程，学习兰科植物形态结构和传粉过程，完成其珍稀濒危原因的探究学习任务。

开创多学科发展空间

华中师范大学的国家工程研究中心的展厅展示了该校在教育、科技、创新、未来等方面的教育大数据的运用。

华中师范大学的国家工程研究中心展厅

极目新闻记者在现场看到，大数据利用自然语言处理技术，分析课堂师生的话语结构，获取教师的话语逻辑变化。利用头部姿态估计技术，分析教师的注意力，跟踪教师在课堂授课时的注意力变化。利用人工智能技术，该校研究了数学自动出题，实现根据一道已有试题，自动生成多道全新的试题，对习题表征、变换、输出、解答进行分析。

“我们参与建设武汉教育大数据体系，助力国家智慧教育示范区，针对特殊儿童开发星未来系统有效提高智能教育干预与评估效能，促进基础教育公平和质量提升。”该中心相关负责人介绍，科研团队借助关键技术来开发产品，在高等教育、基础教育、特殊教育和“一带一路”国家中运用。

据了解，该中心整合教育学、心理学、信息科学等学科，构建智能教育领域的基础理论创新、关键技术研发和应用示范的科技创新体系。这一体系，支撑了教育学进入了世界一流学科建设，获批国家自然科学基金重大项目“人工智能赋能教与学的理论与关键技术研究”、国家社会科学基金重大项目“推进义务教育均衡发展和城乡一体化研究”等多个重大项目。

利用AI技术助力教师教学发展

针对教师教学发展工作所呈现的数据获取难、课堂评价难、教学督导难三大痛点问题，华中师范大学建设了教师教学发展大数据平台，利用AI技术助力教师教学发展。

利用AI技术助力教师教学发展

在华中师范大学教师教学发展中心，极目新闻记者看到，大屏幕显示了该校专任教师队伍的概况，以及教师专业发展的情况，还有学校教师教学成果情况以及教学竞赛情况。

教师教学发展中心相关负责人介绍，该校在关注金课、金师的同时，还关注在教学能力上有欠缺的教师群体。从资源建设、教学督导、教师培训以及素质素养评价多个维度进行聚类分析，根据所获得的建议和数据，对教师进行一对一的研修指导。

现场通过大屏幕的展示，列举了该校一名近三年引入的教学科研并重型教师的数据。这名教师刚入职时，社会服务、科研产出都低于平均水平。为此该校主动介入，通过数据分析，发现她在人才培养中具有一定的潜力，学院在第一时间进行主动干预，邀请她转变类型，成为教学科研并重型老师。过去三年，她的教学工作量逐年提升，2022年的教学工作量达到500多个课时，学生成果尤为突出。

“数据驱动我们改变传统的主观、滞后的判断，变为客观、主动干预，助力教师主动转型。”相关负责人介绍，信息技术大幅增加数据采集点大，实现自动抓取，绩效考核更加全面，让教师的每一份付出都有体现，全面调动教师主观能动性。

华中师范大学相关负责人表示，面向未来，将进一步加强顶层设计，推进重大行动计划，加强在规范、监管、评估、服务等业务领域的数字化、协同化、科学化水平，提升学校“学、教、管、研、服”等方面的服务效率和效能，建设“数字华师”，为全面实现学校教育整体变革提供保障和支撑。